Welche Vorteile bietet ein objektorientiertes All-in-One-Engineering-Tool wie ‚Lasal‘ für Ablaufsteuerung, Visualisierung und Motion in der Maschinenbau-Softwareentwicklung?

Sigmatek lebt den objektorientierten Ansatz seit über 25 Jahren. Unsere all-in-one Automatisierungssoftware Lasal ist durchgängig aufgebaut selbst der ‚SafetyDesigner‘ ist nahtlos integriert. Mit der Objektorientierung in Lasal wird die Applikationssoftware modular, sehr strukturiert erstellt, der Code ist grafisch aufbereitet und es stehen klare Schnittstellen zur Verfügung. Der Maschinenbauer hat eine Entwicklungsumgebung für alle Aufgaben und wird dabei mit vielfältigen, getesteten und ready-to-use Funktionsklassen unterstützt. Er muss lediglich die gewünschten Funktionen aus den Libraries und konfigurieren – und das für Ablaufsteuerung, Safety, Motion und Visualisierung. So lässt sich die Time-to-Market bei steigender Software-Qualität erheblich verkürzen. Einmal erstellte und getestete Maschinenfunktionen können unabhängig von der Hardware in unterschiedlichen Konfigurationen einfach wiederverwendet werden. Durch die Strukturiertheit der Objektorientierung bleibt der Code langfristig lesbar, anpassbar und ist somit beständig. Und das ist in einem Markt, der sich schnell ändern kann, ein entscheidender Faktor.

Wie wird sichergestellt, dass die Entwicklungsumgebung flexibel mit den Anforderungen der Nutzer wächst?

Unser Anspruch ist, den Kunden eine durchgängige, komfortable Entwicklungsumgebung zur Verfügung zu stellen, die mit der Aufgabe wächst. Wir arbeiten permanent an der Weiterentwicklung von Lasal, an neuen Features und hoher Usability. Entwickler sollen von Routinearbeiten entlastet und in der Programmierung unterstützt werden. So können sie sich auf kundenspezifische Funktionalitäten konzentrieren, die dem Unternehmen Wettbewerbsvorteile bieten.

Im Laufe der Jahre sind viele Komfortfunktionen hinzugekommen wie beispielsweise Versionsverwaltung, ‚Matlab Connector‘, Hardware-Editor oder Scripting mit Python. Seit 2009 steht mit dem Lasal SafetyDesigner ein nahtlos integriertes Tool zur Verfügung, mit dem Anwender sicherheitsrelevante Anwendungen komfortabel konfigurieren können. Moderne Visualisierungen können mit dem VisuDesigner in HTML5 umgesetzt werden. Der ‚Lasal Machine Manager‘ ist ein Tool, das das Verwalten von Maschinenapplikationen erleichtert. Ein Herzstück sind wie bereits erwähnt die umfangreichen Libraries, die im Laufe der Zeit enorm gewachsen sind und einsatzbereite Funktionsbausteine und Packages für eine Vielfalt an Maschinenfunktionen bereitstellen. Neuern Datums sind die Anbindung von modellbasierter Entwicklung mittels Digitalem Zwilling. Fortschrittliche Features wie Autotuning bei den Servodrives, Statische Code Analyse und der AI-Assistent erweitern den Funktionsumfang unseres etablierten All-in-one-Engineeringtools und bieten in puncto Usability noch mehr Komfort – dennoch können Programmierexperten tief in das System einsteigen. Alles, was den Software-Ingenieur entlastet und automatisiert im Hintergrund läuft, sorgt für Effizienz und Freiraum.

Wie funktioniert die automatische Regleroptimierung (Autotuning) bei Servoachsen und welchen Nutzen bringt sie für die Inbetriebnahme?

Die Parametrierung läuft vollständig automatisiert in der Steuerung und im Drive selbst ab. Das Autotuning umfasst die gesamte Regelkette: die Parameter für den Stromregler, den Geschwindigkeitsregler, den Positionsregler sowie die Drehmomentvorsteuerung. Während der Servodrive der ‚MDD 2000‘-Serie die notwendigen Messdaten aufzeichnet, übernimmt die Steuerung die mathematische Auswertung, wie beispielsweise Diskrete Fourier-Transformationen (DFT) inklusive Berechnung von Bode-Diagrammen mittels Sweep Frequency Response Analysis (SFRA). Die Einstellung, Optimierung und Validierung der Reglerparameter erfolgt vollautomatisch nach festgelegten Kriterien.

Der Inbetriebnehmer wird enorm entlastet. Statt aufwendigem Parametrieren und mehrfachem Nachjustieren von Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregler, um die Motoren und Achsen auf das mechanische System abzustimmen, erledigt die Autotuning-Funktion für die Servodrives der MDD 2000-Serie die Regleroptimierung automatisch. Der Anwender wählt im Visualsierungsobjekt (VOV) den zu tunenden Regelkreis, legt den Tuningbereich fest und startet den vollautomatischen Durchlauf.

Auch der Positionsregler kann automatisch eingestellt werden. Seine Verstärkung wird aus der Dynamik des Drehzahlreglers abgeleitet. Nach demselben Prinzip wird die Drehmomentvorsteuerung bestimmt, sodass Schwingungen am Achssystem in Amplitude und Dauer minimiert werden.

Um die Transparenz zu erhöhen, können sämtliche Messdaten als CSV-Dateien exportiert werden. Frequenzdaten lassen sich so direkt in Analyse-Tools wie ‚Excel‘, ‚Matlab‘ oder in unserem ‚Lasal Data Analyzer‘ darstellen.

Wie funktioniert das Tunen mehrerer Achsen?

In komplexen Maschinen müssen oft mehrere Antriebe parallel abgestimmt werden. Hier sorgt eine übergeordnete Klasse in LASAL CLASS (Ablaufsteuerung) dafür, dass alle beteiligten Achsen synchron starten, ihre Messungen durchführen und anschließend die neuen Parameter erhalten. Sollte während des Tuningprozesses ein Fehler auftreten, wie beispielsweise die Überschreitung des festgelegten Tuningbereichs, wird das Tuning aller Achsen sofort abgebrochen, sodass ein sicherer Zustand gewährleistet ist. Mit Einsatz des Autotuning-Tools sind Maschinen schneller startklar die Regelqualität steigt und Inbetriebnahmefehler werden vermieden.

Sie stellen auf der SPS einen KI-basierten Assistenten vor. Inwieweit soll er den Anwender unterstützen?

Automatisierungssoftware wird in der Praxis über Jahre entwickelt und ist das eigentliche Know-how des Maschinenbauers. Daher ist es essenziell, Softwareingenieure von Routinearbeiten zu entlasten. Mit Einsatz unseres AI-Assistant lässt sich die Entwicklungseffizienz steigern und dies ist - in puncto Workflow und Iterationszyklen – ein entscheidender Mehrwert. Im ersten Schritt agiert der im ‚Lasal Class‘ Steuerungstool integrierte ‚AI Assistant‘ als intelligente Wissensdatenbank, die mit Sigmatek-spezifischem Know-how gefüttert und trainiert wird.

Welche Arten von Wissen oder Dokumentationen werden in den AI-Assistant integriert, um die Arbeit zu erleichtern?

Das Wissen umfasst Hardware- und Software-Dokumentationen, Libraries mit Klassen, Funktionen, Packages sowie Best-Practices und FAQs. Der Anwender bekommt eine zentrale Anlaufstelle für optimierte Informationsbeschaffung und Zugriff auf Dokumentationen und Bibliotheken. Er kann rund um die Uhr Fragen stellen und erhält die Antwort in seiner jeweiligen Sprache.

Welche Routineaufgaben können durch das Tool automatisiert werden, um Entwickler zu entlasten?

Ziel des AI Assistant ist es, den Entwickler bei der Umsetzung von Basisfunktionen perfekt zu unterstützten. In Lasal realisierte Maschinenanwendungen bestehen in der Regel mindestens zu 50 % aus Library-Klassen, die importiert und parametriert werden, um die gewünschte Funktion zu erfüllen. Dieser Prozess kann mit Hilfe des AI Assistant beschleunigt werden, indem er die für die zu bewältigende Aufgabe am besten geeignete Funktionalität vorschlägt. Das könnte in Zukunft so aussehen. Der Anwender fragt: „Wie kann ich ein Alarmsystem umsetzen?“ Der AI Assistant soll dann als Antwort die vorgefertigten Klassen in der Library, beispielsweise »_AlarmXBuffer«, vorgeschlagen. Wenn das für den Entwickler passt, gibt dieser das Kommando zum Laden der Library und Importieren der entsprechenden Klassen. Bei Bedarf erklärt der Assistant zudem die Parametrierung im Detail.